Question

碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用，甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应：①CH₃OH(g) CO(g)+2H₂(g) △H₁=+90.8kJ/mol

②CH₃OH(g)+H₂O(g) CO₂(g)+3H₂(g) △H₂=+49kJ/mol

③CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g) △H₃=__________

回答下列问题：

（1）△H₃=______；

（2）根据化学原理分析升高温度对反应②的影响__________；

（3）甲醇使用不当会造成其对水质的污染，用电化学可消除这种污染，其原理是电解CoSO₄、稀硫酸和CH₃OH混合溶液，将Co²⁺氧化成Co³⁺，Co³⁺再将CH₃OH氧化成CO₂。

①电解时，阳极的电极反应式为________；

②Co³⁺氧化CH₃OH的离子方程式为________。

（4）控制反应条件，反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚，其中合成二甲醚的化学方程式为3H₂(g)+3CO(g)═CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)，在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示：

合成二甲醚的最佳氢碳比为___________，对于气相反应，用某组分(B)的平衡分压(pB)代替物质的量浓度[c(B]也可以表示平衡常数(记作K_P)，水煤气合成二甲醚的反应的平衡常数表达式为K_P=___________。

（5）在标态(反应物和产物都处于100kPa)和T(K)条件下由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在T(K)时的标准焓，用符号△Hθ表示。已知石墨和一氧化碳的燃烧热△H分别为-393.5kJ/mol和-283.0kJ/mol，则CO₂(g)、CO(g)的△H分别为____________、_____________。

Answer

（1）-41.8kJ/mol；

（2）升高温度反应②速率加快，升高温度有利于反应②向正反应方向移动；

（3）①Co2+-e-=Co3+(2分)；②6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；（4）1.0(1分)；；（5）-393.5kJ/mol；-110.5kJ/mol

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，②-①，整理可得CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3=-41.8kJ/mol；（2）反应②的正反应是气体体积增大的吸热反应，升高温度，化学反应速率加快，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，由于该反应的正反应是吸热反应，所以升高温度，化学平衡向正反应方向移动；（3） ①电解时，溶液中Co2+氧化成Co3+，所以阳极的电极反应式为Co2+-e-=Co3+；②在阴极，Co3+氧化CH3OH，被还原变为Co2+；反应的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O =CO2↑+6Co2++ 6H+；（4） 根据图像可知，合成二甲醚时在CO与H2的物质的量的比是1.0时甲醇的转化率最高，所以最佳氢碳比为1.0；对于气相反应，用某组分(B)的平衡分压(pB)代替物质的量浓度[c(B]也可以表示平衡常数(记作KP)，根据平衡常数的定义可得水煤气合成二甲醚的反应的平衡常数表达式为KP=；（5）在标态(反应物和产物都处于100kPa)和T(K)条件下由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在T(K)时的标准焓，用符号△Hθ表示。已知石墨和一氧化碳的燃烧热△H分别为-393.5kJ/mol和-283.0kJ/mol，则①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- -393.5kJ/mol ；②CO(g)+1/2O2(g) =CO2(g)、△H=-283.0kJ/mol ，①-②，整理可得：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/mol，所以CO2(g)、CO(g)的△H分别为-393.5kJ/mol、-110.5kJ/mol

考点：考查盖斯定律的应用、电解原理的应用及化学反应速率和化学平衡移动的有关知识。